JP7028794B2 - 半導体レーザモジュール - Google Patents

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Description

本発明は、半導体レーザモジュールに関する。
従来、光通信用の光源として用いられる半導体レーザモジュールでは、半導体レーザ素子（ＬＤ）で発振されたレーザ光を半導体光増幅器（ＳＯＡ）にて増幅し、半導体レーザモジュールから出力されるレーザ光を高出力化する構成が広く採用されている。このとき、半導体レーザ素子と半導体光増幅器とを同一の素子に集積することも広く一般的に採用されている（例えば特許文献１～４参照）。
特開２００６－２１６７９１号公報 特開２００６－２１６６９５号公報 米国特許第９０５４４８０号明細書 国際公開２０１３／１８０２９１号
しかしながら、近年は光通信における高出力化への要求がますます高まり、半導体レーザ素子および半導体光増幅器へ供給される電流も増大している。結果、半導体レーザ素子および半導体光増幅器からの発熱量も増大し、半導体レーザ素子と半導体光増幅器とを分離して温度制御する半導体レーザモジュールの構成への需要も高まっている。半導体レーザ素子と半導体光増幅器とを分離して別の熱電素子にて温度制御すれば、熱電素子の温度調節に用いられる消費電力の総和を低く抑えることにもつながる。
一方、高出力化に伴い、半導体レーザモジュール内の迷光の問題も高まっている。半導体レーザモジュール内の迷光の強度が高まると、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光のモニタに迷光に起因するノイズが含まれることになり、正確な制御を阻害することになる。そして、半導体レーザ素子と半導体光増幅器とを分離した構成では、半導体光増幅器から放出される迷光が特に大きな問題となる。高出力化によって半導体光増幅器から放出される自然放出増幅光が増大するとともに、分離して配置された半導体光増幅器から放出された自然放出増幅光が他の構造物に遮られることなく迷光化するからである。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をモニタするための受光素子に到達する迷光を低減することができる半導体レーザモジュールを提供することにある。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子と、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が入射されて、入射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器と、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の波長をモニタするために、該レーザ光の一部の強度を測定する第１受光素子と、を備え、前記半導体光増幅器は、前記第１受光素子の受光面よりも後方に配置されている、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体レーザ素子と前記半導体光増幅器との間には、コリメートレンズと集光レンズとが配置され、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が、前記コリメートレンズと前記集光レンズとを介して、前記半導体光増幅器の導波路の入射端に空間結合する、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間に配置された第１ビームスプリッタによって分岐されたものである、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記第１ビームスプリッタによって分岐されたものを、さらに第２ビームスプリッタで分岐されたものである、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記第１ビームスプリッタおよび前記第２ビームスプリッタで反射された後に前記第１受光素子に入射する、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第２ビームスプリッタと前記第１受光素子との間には、透過率または反射率に波長依存性を有する波長依存光学素子が配置され、前記第１受光素子は、前記波長依存光学素子を介して、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の強度を取得する、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記波長依存光学素子は、エタロンフィルタである、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記エタロンフィルタは、該エタロンフィルタへの入射光に対して、±７度の範囲内の傾きで配置されている、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記第２ビームスプリッタで分岐されたレーザ光の強度を取得する第２受光素子をさらに備え、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の波長が測定される、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体レーザ素子が出射するレーザ光の波長は、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、フィードバック制御される、ことを特徴とする。
また、本発明の一態様に係る半導体レーザモジュールは、前記半導体レーザ素子の温度を制御する熱電素子をさらに備え、前記熱電素子は、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、フィードバック制御される、ことを特徴とする。
本発明に係る半導体レーザモジュールは、半導体レーザ素子から出射されるレーザ光をモニタするための受光素子に到達する迷光を低減することができるという効果を奏する。
図１Ａは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。 図１Ｂは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。 図１Ｃは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。 図１Ｄは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。 図１Ｅは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。 図２は、半導体光増幅器から放出されるＡＳＥ光の概要を示す図である。 図３は、実施形態に係る半導体レーザモジュールの概略構成を示す図である。
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールを詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一または対応する構成要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各構成の寸法などは現実のものとは異なることに留意すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。
（予備実験）
最初に、本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールの構成を想到するに至った余事実験について説明する。
半導体光増幅器は、たとえ外部からレーザ光が入射されない状態であっても、半導体光増幅器は自然放出光を発する。さらに、半導体光増幅器は、自身の作用によって自然放出光を増幅してしまい、その結果、放出されるのが自然放出増幅光（以下、ＡＳＥ（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）光という。）である。
従来、半導体光増幅器から放出されるＡＳＥ光は、半導体光増幅器における導波路の端面から一定の角度範囲で放出されるものと考えられていた。しかしながら、以下で説明する予備実験は、ＡＳＥ光が必ずしも導波路の端面から一定の角度範囲で放出されるのものではないことを示している。
図１Ａ～１Ｅは、予備実験に用いた受光素子の配置を示す図である。本予備実験では、図１Ａ～１Ｅの５通りの配置において半導体光増幅器１からのＡＳＥ光が受光素子２で検出されるか否かを確認した。なお、図１Ａ～１Ｅに示される矩形は、半導体光増幅器１が固定されるサブマウント３であり、実験に用いた受光素子２は、半導体レーザモジュールでも一般に用いられるフォトダイオードである。
図１Ａに示すように、受光素子２の受光面Ｓの前方を半導体光増幅器１の導波路の端面１ａに向けて配置した場合、当然のことながら、受光素子２では半導体光増幅器１からのＡＳＥ光が検出される。
一方、図１Ｂに示すように、受光素子２の受光面Ｓの前方を半導体光増幅器１の側面（導波路に対しても側面）に向けて配置した場合であっても、受光素子２では半導体光増幅器１からのＡＳＥ光が検出される。また、図１Ｃに示すように、半導体光増幅器１の側面に、受光素子２の受光面Ｓの前方を半導体光増幅器１の光軸方向に向けて配置した場合であっても、受光素子２では半導体光増幅器１からのＡＳＥ光が検出される。このことは、ＡＳＥ光は導波路の端面から一定の角度範囲で放出されると考えると説明できない現象である。
ただし、図１Ｄまたは図１Ｅに示すように、半導体光増幅器１が受光素子２の受光面Ｓよりも後方に配置されている場合には、受光素子２では半導体光増幅器１からのＡＳＥ光が検出されない。
以上の予備実験から分かる半導体光増幅器から放出されるＡＳＥ光の性質を、図２を参照しながら説明する。図２は、半導体光増幅器から放出されるＡＳＥ光の概要を示す図である。
従来、半導体光増幅器１から放出されるＡＳＥ光は、導波路の端面１ａから図２に示す破線に挟まれた一定角度の領域Ｒに対して放出されると考えられてきた。しかしながら、本予備実験では、導波路の端面１ａから放出されるとは限らず、半導体光増幅器１の素子全体からも放出されることが示された。
すなわち、半導体レーザモジュールの構成では、領域Ｒの中に受光素子を配置しなければ、半導体光増幅器１から放出されるＡＳＥ光の影響は問題とならないと考えられていたが、実際は、領域Ｒの外に受光素子を配置したとしても半導体光増幅器１から放出されるＡＳＥ光の対策が必要となる。すなわち、半導体光増幅器１の外周のどの位置から放出されたＡＳＥ光であっても、受光素子に直接入射しないことが望まれる。
本発明の実施形態に係る半導体レーザモジュールの構成は、上記知見に基いて想到されたものであり、以下、これを説明する。
（実施形態）
図３は、実施形態に係る半導体レーザモジュールの概略構成を示す図である。
図３に示すように、実施形態に係る半導体レーザモジュール１００は、半導体レーザ素子１１と、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光を入射して、入射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器２１と、を備えている。
半導体レーザ素子１１は、電流の注入によりレーザ発振をしてレーザ光を出射するものであり、温度制御によって発振波長を変更することができる、例えば分布帰還型半導体レーザ素子を用いることができる。また、半導体レーザ素子１１は、コリメートレンズ１２と共にＬＤサブマウント１０の上に固定され、ＬＤサブマウント１０は、ＬＤ用熱電素子４１の上に配置されている。
ＬＤ用熱電素子４１は、例えばペルチェ素子であり、ＬＤ用熱電素子４１に供給される電流の強さおよび方向によって、半導体レーザ素子１１を加熱および冷却することができる。状述したように、半導体レーザ素子１１は、温度制御によって発振波長を変更することができる分布帰還型半導体レーザ素子であり、ＬＤ用熱電素子４１に供給される電流の強さおよび方向を制御することによって、半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光の波長を制御することが可能である。
半導体光増幅器２１は、ＳＯＡサブマウント２０の上に固定され、ＳＯＡサブマウント２０は、ＳＯＡ用熱電素子４２の上に配置されている。ＳＯＡ用熱電素子４２は、例えばペルチェ素子であり、ＳＯＡ用熱電素子４２に供給される電流の強さおよび方向によって、半導体光増幅器２１を加熱および冷却することができる。半導体光増幅器２１は、大きな発熱源であるので積極的に加熱する状況は限定されるが、本構成の半導体レーザモジュール１００では、半導体レーザ素子１１の温度制御に用いるＬＤ用熱電素子４１と、半導体光増幅器２１の温度制御に用いるＳＯＡ用熱電素子４２とを、独立して備えているので、半導体レーザ素子１１と半導体光増幅器２１とのそれぞれを最適に温度制御することができる。すなわち、半導体レーザ素子１１および半導体光増幅器２１の温度制御に無駄な電力が消費されることも減り、ＬＤ用熱電素子４１とＳＯＡ用熱電素子４２との総和の消費電力も低く抑えることが可能である。
コリメートレンズ１２は、集光レンズ２２と対になって機能する光学素子であり、コリメートレンズ１２と集光レンズ２２とは、共に半導体レーザ素子１１と半導体光増幅器２１との間に配置され、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光が、コリメートレンズ１２と集光レンズ２２とを介して、半導体光増幅器２１の導波路の入射端に空間結合する。この半導体レーザ素子１１から半導体光増幅器２１への光路がメイン光路Ｌ１である。
図３に示すように、半導体レーザモジュール１００は、コリメートレンズ１２と集光レンズ２２との間に、第１ビームスプリッタ３１とアイソレータ３２とを備えている。第１ビームスプリッタ３１とアイソレータ３２との配置順は、図３に示されるものに限定されるものではないが、コリメートレンズ１２と集光レンズ２２との間のレーザ光が平行光となる箇所に配置することが好ましい。
第１ビームスプリッタ３１は、半導体レーザ素子１１から出射されるレーザ光の一部を波長ロッカー５０へ分岐するための光学素子であり、プリズム型のものやフィルタ型のものなど一般的な分岐用光学素子を用いることができる。アイソレータ３２は、光学素子の反射等に起因して光路を逆行するレーザ光が半導体レーザ素子１１に入射してしまうことを防ぐための素子であり、レーザ光の偏光性を用いて、逆行するレーザ光の光路のみを変化させることができる光学素子である。
波長ロッカー５０は、第１ビームスプリッタ３１で分岐されたレーザ光の波長を測定し、半導体レーザ素子１１が出射しているレーザ光の波長をモニタするための装置である。波長ロッカー５０がモニタしたレーザ光の波長は、ＬＤ用熱電素子４１の温度制御へフィードバックされ、半導体レーザ素子１１が所望の波長のレーザ光を出射し続けるように、フィードバック制御が行われる。
波長ロッカー５０は、第２ビームスプリッタ５１と、第２ビームスプリッタ５１によって分岐されたレーザ光の強度を直接モニタする第２受光素子５２と、第２ビームスプリッタによって分岐されたレーザ光の強度をエタロンフィルタ５３を介してモニタする第１受光素子５４と、を備えている。エタロンフィルタ５３は、光の波長に対して周期的な透過特性を有する波長依存光学素子である。したがって、エタロンフィルタ５３を透過した光と透過していない光との強度比を測定することによって当該光の波長を特定することが可能である。波長ロッカー５０は、第１受光素子５４が取得するレーザ光の強度と第２受光素子５２が取得するレーザ光の強度との比を用いて、第１ビームスプリッタ３１で分岐されたレーザ光の波長を測定する。
また、図３に示すように、半導体レーザモジュール１００では、半導体光増幅器２１が第１受光素子５４の受光面Ｓよりも後方に配置されている。ここで、受光面Ｓの後方とは、受光面Ｓにおける受光方向を前方としたときの反対方向である。言い換えると、受光面Ｓの後方とは、第２ビームスプリッタ５１およびエタロンフィルタ５３が配置されている方向とは反対の方向であり、図３では矢印にて示されている方向である。先述の予備実験の結果に従えば、このように半導体光増幅器２１を第１受光素子５４の受光面Ｓよりも後方に配置することにより、第１受光素子５４の検出における半導体光増幅器２１から放出されるＡＳＥ光の影響を低減することができる。つまり、半導体光増幅器２１の外周のどの位置から放出されたＡＳＥ光もであっても、第１受光素子５４の受光面Ｓに直接入射されることが防止されるのである。
半導体光増幅器２１が第１受光素子５４の受光面Ｓよりも後方に配置されるように、半導体レーザモジュール１００は次のような構成とすることが好ましい。第１受光素子５４は、半導体レーザ素子１１から出射されたレーザ光をコリメートレンズ１２と集光レンズ２２との間に配置された第１ビームスプリッタ３１で分岐したものを入射するように配置することが好ましい。半導体光増幅器２１よりも前段でレーザ光を分岐するので、半導体光増幅器２１を第１受光素子５４の受光面Ｓよりも後方に配置しやすくなるからである。
さらに、第１受光素子５４は、第１ビームスプリッタ３１によって分岐されたレーザ光を、さらに第２ビームスプリッタ５１で分岐したものを入射するように配置することが好ましい。第２受光素子５２でも第１ビームスプリッタ３１によって分岐されたレーザ光を受光し得る構成とすると共に、第１受光素子５４に入射するレーザ光の光路とメイン光路Ｌ１とが略平行とし易い配置となるので、半導体光増幅器２１を第１受光素子５４の受光面Ｓよりも後方に配置しやすくなるからである。したがって、第１受光素子５４は、第１ビームスプリッタ３１および第２ビームスプリッタ５１の両方で反射されたレーザ光が入射するように配置することがより好ましい。
ただし、第１受光素子５４に入射するレーザ光の光路とメイン光路Ｌ１とが略平行であるとは、必ずしもエタロンフィルタ５３がメイン光路Ｌ１と平行であることまでは要求しない。例えば、エタロンフィルタ５３の中心軸Ｌ２がエタロンフィルタ５３への入射光に対して±７度の範囲内の角度θで傾いて配置されても構わない。エタロンフィルタ５３を入射光に関して±７度の範囲内の傾きで配置することにより、エタロンフィルタ５３を透過したレーザ光が第１受光素子５４で受光される際の波長特性において、消光比が向上するという効果が得られる。また、エタロンフィルタ５３を入射光に関して傾けた場合、結果的には、第１受光素子５４で反射した戻光がエタロンフィルタ５３で反射して第１受光素子５４に再入射すること防止することも可能になる。
さらに、エタロンフィルタ５３は、半導体レーザモジュール１００の底面からの高さ（紙面垂直方向）に関し、第１受光素子５４の受光位置よりも高さが高いことが好ましい。また、エタロンフィルタ５３は、半導体レーザモジュール１００の底面からの高さに関し、半導体光増幅器２１よりも高さが高いことが好ましい。
さらに、図３に示すように、半導体レーザモジュール１００は、半導体光増幅器２１から射出されたレーザ光を半導体レーザモジュール１００の外部へ導出する光ファイバ６０と、半導体光増幅器２１から射出されたレーザ光を光ファイバ６０へ結合させるための結合光学系６１とを備えている。なお、図３に示される結合光学系６１は、１つのレンズによって構成されているよう描かれているが、コリメートレンズと集光レンズとに分離される構成とすることも可能であり、配置される位置も同図に示される位置に限定されるものではない。光ファイバ６０は、半導体レーザ素子１１から射出されるレーザ光に対して適切な伝搬特性を有する一般的なシングルモードのガラス光ファイバを用いればよい。
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明の範疇に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
以上のように、本発明は、例えば光通信の分野に適用して好適なものである。
１００ 半導体レーザモジュール
１０ ＬＤサブマウント
１１ 半導体レーザ素子
１２ コリメートレンズ
２０ ＳＯＡサブマウント
２１ 半導体光増幅器
２２ 集光レンズ
３１ 第１ビームスプリッタ
３２ アイソレータ
４１ ＬＤ用熱電素子
４２ ＳＯＡ用熱電素子
５０ 波長ロッカー
５１ 第２ビームスプリッタ
５２ 第２受光素子
５３ エタロンフィルタ
５４ 第１受光素子
６０ 光ファイバ
６１ 結合光学系

Claims (6)

  1. 半導体レーザ素子と、
    前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が入射されて、入射されたレーザ光を増幅する半導体光増幅器と、
    前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の波長をモニタするために、該レーザ光の一部の強度を測定する第１受光素子と、
    を備え、
    前記半導体光増幅器は、前記第１受光素子の受光面における受光方向を前方としたとき、前記受光面よりも後方に配置されており、
    前記第１受光素子の前記受光面は前記半導体光増幅器の側を向いておらず、
    前記半導体レーザ素子と前記半導体光増幅器との間には、コリメートレンズと集光レンズとが配置され、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光が、前記コリメートレンズと前記集光レンズとを介して、前記半導体光増幅器の導波路の入射端に空間結合し、
    前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記コリメートレンズと前記集光レンズとの間に配置された第１ビームスプリッタによって分岐されたものを、さらに第２ビームスプリッタで分岐されたものであり、
    前記第２ビームスプリッタと前記第１受光素子との間には、透過率または反射率に波長依存性を有する波長依存光学素子が配置され、
    前記第１受光素子は、前記波長依存光学素子を介して、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の強度を取得し、
    前記第２ビームスプリッタで分岐されたレーザ光の強度を取得する第２受光素子をさらに備え、
    前記第２受光素子は、前記第１受光素子よりも前記半導体光増幅器から離れた箇所に位置し、
    前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、前記半導体レーザ素子から出射されたレーザ光の波長が測定される、
    ことを特徴とする半導体レーザモジュール。
  2. 前記第１受光素子が強度を取得するレーザ光は、前記第１ビームスプリッタおよび前記第２ビームスプリッタで反射された後に前記第１受光素子に入射する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体レーザモジュール。
  3. 前記波長依存光学素子は、エタロンフィルタである、
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体レーザモジュール。
  4. 前記エタロンフィルタは、該エタロンフィルタへの入射光に対して、±７度の範囲内の傾きで配置されている、
    ことを特徴とする請求項３に記載の半導体レーザモジュール。
  5. 前記半導体レーザ素子が出射するレーザ光の波長は、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、フィードバック制御される、
    ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の半導体レーザモジュール。
  6. 前記半導体レーザ素子の温度を制御する熱電素子をさらに備え、
    前記熱電素子は、前記第１受光素子と前記第２受光素子とが取得したレーザ光の強度の比に基いて、フィードバック制御される、
    ことを特徴とする請求項５に記載の半導体レーザモジュール。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001251013A (ja) 2000-03-06 2001-09-14 Fujitsu Ltd 波長可変安定化レーザ
WO2013180291A1 (ja) 2012-05-31 2013-12-05 古河電気工業株式会社 半導体レーザモジュール

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6597712B2 (en) * 2001-02-26 2003-07-22 Hitachi, Ltd. Laser diode module
US20030039277A1 (en) * 2001-05-15 2003-02-27 Hideyuki Nasu Semiconductor laser apparatus and semiconductor laser module
US7180653B2 (en) * 2003-03-12 2007-02-20 Ahura Corporation High spectral fidelity laser source with low FM-to-AM conversion and narrowband tunability
JP2006216695A (ja) 2005-02-02 2006-08-17 Furukawa Electric Co Ltd:The 半導体レーザモジュール
JP5008831B2 (ja) 2005-02-03 2012-08-22 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 レーザ装置、レーザ装置の制御装置、レーザ装置の制御方法、レーザ装置の波長切換方法およびレーザ装置の制御データ
JP4253027B2 (ja) * 2006-11-21 2009-04-08 古河電気工業株式会社 光モジュール
JP4892467B2 (ja) * 2007-12-11 2012-03-07 日本オプネクスト株式会社 レーザ装置およびその制御方法
WO2010110152A1 (ja) * 2009-03-26 2010-09-30 古河電気工業株式会社 半導体レーザモジュール
US9054480B2 (en) 2009-08-06 2015-06-09 Neophotonics Corporation Small packaged tunable traveling wave laser assembly
JP2011238698A (ja) 2010-05-07 2011-11-24 Furukawa Electric Co Ltd:The レーザモジュール
CN103557936B (zh) * 2013-10-31 2015-10-07 中国科学院半导体研究所 激光功率监测组件及应用其的激光发射模块、光放大器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001251013A (ja) 2000-03-06 2001-09-14 Fujitsu Ltd 波長可変安定化レーザ
WO2013180291A1 (ja) 2012-05-31 2013-12-05 古河電気工業株式会社 半導体レーザモジュール

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